徐國(guó)民 蔣玉梅 黨慶功 徐智艷

（大慶油田采油四廠）

1 巖心的元素組成及礦物組成

采用掃描電鏡、能譜分析和XRD三種分析方法，研究大慶油田采油四廠三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊的巖心形貌、元素組成及礦物組成。將深度為1 104.88～1 131.59m 的研究層位，自上而下標(biāo)記為1－1、1－2、1－3、1－4和1－5層。分析后發(fā)現(xiàn)，各層的物理、化學(xué)特征基本相同。以1－5層為例（深度為1 123.59～1 128.19m），掃描電鏡圖片見(jiàn)圖1，巖心礦物組成的XRD分析見(jiàn)圖2。

由圖1可知，原始巖心孔隙間的聯(lián)通狀況較好，孔道直徑較大，孔隙與孔喉基本可以相連。巖心以Si、Al為主要元素，同時(shí)還含有Ca、Mg、Ba、Sr等元素［1］。

能譜分析后得出各層位所含的主要元素及其在巖心中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，見(jiàn)表1。

表1 各層位原子質(zhì)量分?jǐn)?shù) （w／%）Table 1 Mass percentage of elements from No.1 to No.5

巖心中所含礦物主要為石英、鈉長(zhǎng)石及多種含Al、Ba、Ca、Mg、Sr等元素的礦物。

2 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)與巖心分析

2.1 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

采用高壓物模試驗(yàn)裝置，模擬地層溫度及壓力進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn)，為研究模擬巖心在儲(chǔ)層條件下的溶蝕與結(jié)垢特征，按比例模擬現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)替工況，設(shè)計(jì)一個(gè)特殊巖心夾持器，夾持器長(zhǎng)度約為80cm。通過(guò)分析巖心微觀結(jié)構(gòu)、巖心化學(xué)組成的變化確定結(jié)垢類(lèi)型［2－4］。

選取滲透率相近的一組巖心，巖心總長(zhǎng)度為69.614cm，截面積4.64cm2。巖心組在巖心夾持器中的排列順序見(jiàn)圖3。

其中：2－1、6－3屬于1－1層；15－4、15－2屬于1－2層；9－3塊屬于1－3層；4－2、4－3、4－4屬于1－4層；17－1、18－1屬于1－5層。

驅(qū)替流程設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。

由儲(chǔ)層水質(zhì)資料得知，模擬水的配制方案為：ρ（MgCl2）39.2mg／L，ρ（CaCl2）49.9mg／L，ρ（Na2SO4）177.4mg／L，ρ（NaCl）1 483.1mg／L，ρ（NaHCO3）2300mg／L?，F(xiàn)場(chǎng)驅(qū)替用聚合物質(zhì)量濃度為1500mg／L；三元液中w（NaOH）為1%，w（表活劑）為0.25%，ρ（聚合物）2200mg／L。

由大慶采油四廠三元區(qū)塊實(shí)際驅(qū)替情況得出室內(nèi)試驗(yàn)驅(qū)替條件：聚合物驅(qū)替線速度為0.425m／d；三元液驅(qū)替線速度為0.16m／d。

在40℃的恒溫箱中，用三元液按此線速度不斷驅(qū)替，隨時(shí)觀察記錄壓力和流量的變化，并繪制滲透率隨時(shí)間變化曲線，當(dāng)滲透率達(dá)到較低點(diǎn)時(shí)停止驅(qū)替取出巖心。滲透率變化規(guī)律見(jiàn)圖5。

三元液驅(qū)油過(guò)程中滲透率先降低后升高，76h左右，滲透率又有所下降直至平穩(wěn)。76h以后，巖心中三元液開(kāi)始結(jié)垢，導(dǎo)致注入壓力升高，滲透率下降。241h時(shí)，滲透率稍有上升趨勢(shì)停止驅(qū)替。此時(shí)巖心組結(jié)垢最嚴(yán)重。

2.2 巖心分析

2.2.1 結(jié)垢深度

將驅(qū)替后的巖心烘干后氣測(cè)滲透率，滲透率變化率見(jiàn)表2。

由表2可以看出，出口端編號(hào)4－2的巖心滲透率降低，結(jié)垢點(diǎn)應(yīng)該在這塊巖心中。為準(zhǔn)確找到結(jié)垢點(diǎn)，將其切成4段，從注入端到采出端依次編號(hào)為1｀、2｀、3｀、4｀。每段分別氣測(cè)滲透率，滲透率變化率如表3。

表2 巖心組滲透率變化率Table 2 Permeability rate various for core groups

表3 4－2巖心氣測(cè)滲透率變化Table 3 Gas log permeability rate various for 4－2 core

出口端的巖心塊4｀滲透率變化率為－19.8%。巖心在此塊堵塞最嚴(yán)重，將4｀切成5個(gè)小薄片，從采出端到注入端分別編號(hào)為4－2（Ⅰ）、4－2（Ⅱ）、4－2（Ⅲ）、4－2（Ⅳ）、4－2（Ⅴ）。由于每片厚度約為2mm，無(wú)法氣測(cè)滲透率，只有通過(guò)觀察巖心微觀形貌找出結(jié)垢點(diǎn)。將上述五塊巖心薄片，利用高分辨率CT儀進(jìn)行薄片CT掃描實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替后的巖心與原始巖心孔隙度對(duì)比如表4。

薄片CT掃描的結(jié)果顯示：三元復(fù)合驅(qū)替后，從4－2（Ⅴ）到4－2（Ⅱ）號(hào)薄片孔隙度均增大，只有4－2（Ⅰ）號(hào)巖心孔隙度降低。此時(shí)可預(yù)測(cè)結(jié)垢位置在4－2（Ⅰ）號(hào)巖心中，分析此塊巖心中元素組成變化即可確定結(jié)垢類(lèi)型。

表4 驅(qū)替前后各塊巖心的孔隙度Table 4 Porosity of each core before and after displacement

2.2.2 結(jié)垢類(lèi)型

將驅(qū)替后的模擬巖心17－1、15－2、6－3、9－3、2－1、18－1、15－4、4－3、4－4與巖心薄片4－2（I）分別取點(diǎn)進(jìn)行能譜分析，每塊巖心中各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)圖6。

由圖6可知：三元驅(qū)替液中的堿及聚合物與巖心中的陽(yáng)離子反應(yīng)，生成的鈣鹽、鋇鹽、鍶鹽等沉淀隨著驅(qū)替的進(jìn)行逐漸向采出端富集沉積［5－7］，而使采出端結(jié)垢點(diǎn)巖心薄片4－2（Ⅰ）Ba、Ca、Si、Sr、Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)增加。因此，大慶油田采油四廠三元復(fù)合驅(qū)垢的主要成分為以硅酸根和鋁酸根為陰離子，以Ba、Ca、Sr為陽(yáng)離子的垢。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)掃描電鏡、能譜分析以及XRD實(shí)驗(yàn)可知，大慶油田采油四廠三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊儲(chǔ)層的巖心均含有化學(xué)元素Si、Al、Ba、Ca、Mg、Sr等；礦物成分為石英、鈉長(zhǎng)石及多種含 Al、Ba、Ca、Mg、Sr等元素的碎屑礦物。

（2）三元驅(qū)替液對(duì)儲(chǔ)層中含 Ba、Ca、Si、Sr、Al礦物都有一定的溶蝕作用。

（3）大慶油田采油四廠三元復(fù)合驅(qū)結(jié)垢類(lèi)型為以硅酸根和鋁酸根為陰離子，以Ba、Ca、Sr為陽(yáng)離子的垢。

［1］程杰成，廖廣志，楊振宇，等.大慶油田三元復(fù)合驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)綜述［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2001，20（2）：46－49.

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